一种双臂机器人手臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机器人智能控制及仿生技术领域，特别是一种双臂机器人手臂。
【背景技术】
[0002]具有娱乐、陪伴等特殊功能的服务机器人与用户之间的互动包括，表情、语音、视频和肢体动作。由于单纯的表情发挥有限、语音和视频的信息传递不够生动，在这两种表达方式上加上有表现力的肢动作，更能提高机器人的用户体验。现有的机器人手臂结构大部分为固定手臂、3自由度手臂，运行起来机械、僵硬，节奏跟不上互动内容的转换速度，因此对表达的辅助意义不大。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设置有肩部三个自由度、肘部两个自由度、腕部一个自由度，能够更灵活、仿真度高的双臂机器人手臂。
[0004]本实用新型决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种双臂机器人手臂，其特征在于:它包括肩关节、肘关节和腕关节，所述肩关节包括第一电机、第二电机、第三电机、肩关节固定架、肩关节左右摆动轴、肩关节前后摆动轴、肩关节转动轴座、肩关节转动轴承;肘关节包括第四电机、第五电机、肘关节固定架、肘关节前后摆动轴、肘关节转动轴座、肘关节转动轴承;腕关节包括第六电机、腕关节固定架、腕关节左右摆动轴；
[0006]所述第一电机的输出轴连接肩关节固定架，所述肩关节固定架连接通过第二电机驱动的肩关节左右摆动轴，所述肩关节左右摆动轴依次连接肩关节转动轴座和肩关节转动轴承，所述第三电机设置在肩关节转动轴座内，输出端连接肩关节转动轴承;所述肩关节转动轴承依次连接肘关节固定架和通过第四电机驱动的肘关节前后摆动轴，肘关节前后摆动轴依次连接肘关节转动轴座和肘关节转动轴承，所述第五电机设置在肘关节转动轴座内，输出端连接肘关节转动轴承;所述肘关节转动轴承依次连接腕关节固定架和通过第六电机驱动的腕关节左右摆动轴。
[0007]所述肩关节固定架、肘关节固定架和腕关节固定架均包括一横向安装板，以及横向安装板两端向同侧延伸的固定叉。
[0008]所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机的控制信号输入端分别连接一控制系统的控制信号输出端。
[0009]所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机与所述控制系统通过无线连接。
[0010]所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机的输出轴分别通过联轴器与各自的减速器输入轴连接。
[0011]肩关节固定支架的两固定叉上横向架设肩关节左右摆动轴，所述肩关节左右摆动轴的转矩输入端连接第二带轮，所述第二带轮通过第一带轮与设置在所述肩关节固定架的固定叉上的第二电机的输出轴连接。
[0012]肘关节固定架的两固定叉上横向架设肘关节前后摆动轴，所述肘关节前后摆动轴的转矩输入端连接第四带轮，所述第四带轮通过第三带轮与设置在肘关节固定架的固定叉上的第四电机的输出轴连接。
[0013]本实用新型的优点和有益效果为:
[0014]1、本实用新型的双臂机器人手臂，由于在肩部设置前后、左右、旋转三个自由度，使自肩部以下的部门能够有更大的活动范围，可完成的肢体动作更丰富逼真。在肘部设置前后、旋转两个自由度，使肘部能带动腕部完成细微动作，加强肢体动作所表达的效果。
[0015]2、本实用新型在肩关节固定架、肩关节左右摆动轴之间，以及肘关节固定架、肘关节前后摆动轴之间通过带轮组合进行转速调制，由于带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，因此使上述两处传动更平稳，提高控制性能。
[0016]3、本实用新型的各电机输出端加装减速器对电机的转矩输出进行调整，配合带轮对机器人手臂的动作进行精细控制。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构不意图
【具体实施方式】
[0018]下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0019]如图1所示，本实用新型的机器人手臂包括肩关节、肘关节和腕关节，其中肩关节具有三个自由度、肘关节具有两个自由度、腕关节具有一个自由度。肩关节包括第一电机1、第二电机2、第三电机3、肩关节固定架4、肩关节左右摆动轴5、肩关节前后摆动轴6、肩关节转动轴座7、肩关节转动轴承8、第一带轮9、第二带轮10;肘关节包括第四电机11、第五电机12、第三带轮13、第四带轮14、肘关节固定架15、肘关节前后摆动轴16、肘关节转动轴座20、肘关节转动轴承21;腕关节包括第六电机17、腕关节固定架18、腕关节左右摆动轴19。
[0020]肩关节固定支架4包括一横向安装板，以及横向安装板两端向同侧延伸的固定叉，第一电机I设置在肩关节固定支架4的横向安装板上。第一电机I的输出轴通过肩关节前后摆动轴6与机器人的躯干连接，通过控制系统对第一电机I的信号控制，从而控制肩部的抬起角度及速度。
[0021]肩关节固定支架4的两固定叉上横向架设一肩关节左右摆动轴5，肩关节左右摆动轴5的转矩输入端连接第二带轮10，第二带轮10通过第一带轮9与设置在固定叉上的第二电机2的输出轴连接。通过控制系统对第二电机2的信号控制，从而控制肩部的左右摆动角度及速度，通过调整第一带轮9与第二带轮10之间的直径比值，对第二电机2的输出转速进行调节。
[0022]肩关节左右摆动轴5下方连接肩关节转动轴座7，肩关节转动轴座7内设置第三电机3，第三电机3的输出轴连接肩关节转动轴承8。通过控制系统对第三电机3的信号控制，从而控制肩部以下的大臂旋转角度及速度。
[0023]肘关节固定架15包括一横向安装板，以及横向安装板两端向同侧延伸的固定叉，肩关节转动轴承8的另一端连接横向安装板。肘关节固定架15的两固定叉上横向架设肘关节前后摆动轴16，肘关节前后摆动轴16的转矩输入端连接第四带轮14，第四带轮14通过第三带轮13与设置在固定叉上的第四电机11的输出轴连接。通过控制系统对第四电机11的信号控制，从而控制肘部的前后摆动角度及速度，通过调整第三带轮13与第四带轮14之间的直径比值，对第四电机11的输出转速进行调节。
[0024]肘关节前后摆动轴16的下方连接肘关节转动轴座20，肘关节转动轴座20内设置第五电机12，第五电机12的输出轴连接肘关节转动轴承21。通过控制系统对第五电机12的信号控制，从而控制肘部以下的小臂旋转角度及速度。
[0025]腕关节固定架18包括一横向安装板，以及横向安装板两端向同侧延伸的固定叉，肘关节转动轴承21的另一端连接横向安装板。腕关节固定架18的两固定叉上横向架设腕关节左右摆动轴19，关节左右摆动轴19在第六电机17输出轴的带动下左右摆动，通过控制系统对第六电机17的信号控制，从而控制腕部的摆动角度及速度。
[0026]为了更好地对电机的输出转矩进行控制，第一电机1、第二电机2、第三电机3、第四电机11、第五电机12的电机输出轴通过联轴器分别与一减速器22输入轴连接，通过齿轮的传动来损耗电机所带来的高速运转。
[0027]尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
【主权项】
1.一种双臂机器人手臂，其特征在于:它包括肩关节、肘关节和腕关节，所述肩关节包括第一电机、第二电机、第三电机、肩关节固定架、肩关节左右摆动轴、肩关节前后摆动轴、肩关节转动轴座、肩关节转动轴承;肘关节包括第四电机、第五电机、肘关节固定架、肘关节前后摆动轴、肘关节转动轴座、肘关节转动轴承;腕关节包括第六电机、腕关节固定架、腕关节左右摆动轴； 所述第一电机的输出轴连接肩关节固定架，所述肩关节固定架连接通过第二电机驱动的肩关节左右摆动轴，所述肩关节左右摆动轴依次连接肩关节转动轴座和肩关节转动轴承，所述第三电机设置在肩关节转动轴座内，输出端连接肩关节转动轴承;所述肩关节转动轴承依次连接肘关节固定架和通过第四电机驱动的肘关节前后摆动轴，肘关节前后摆动轴依次连接肘关节转动轴座和肘关节转动轴承，所述第五电机设置在肘关节转动轴座内，输出端连接肘关节转动轴承;所述肘关节转动轴承依次连接腕关节固定架和通过第六电机驱动的腕关节左右摆动轴。2.如权利要求1所述的一种双臂机器人手臂，其特征在于:所述肩关节固定架、肘关节固定架和腕关节固定架均包括一横向安装板，以及横向安装板两端向同侧延伸的固定叉。3.如权利要求1或2所述的一种双臂机器人手臂，其特征在于:所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机的控制信号输入端分别连接一控制系统的控制信号输出端。4.如权利要求3所述的一种双臂机器人手臂，其特征在于:所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机与所述控制系统通过无线连接。5.如权利要求1或2或4所述的一种双臂机器人手臂，其特征在于:所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机的输出轴分别通过联轴器与各自的减速器输入轴连接。6.如权利要求2所述的一种双臂机器人手臂，其特征在于:肩关节固定支架的两固定叉上横向架设肩关节左右摆动轴，所述肩关节左右摆动轴的转矩输入端连接第二带轮，所述第二带轮通过第一带轮与设置在所述肩关节固定架的固定叉上的第二电机的输出轴连接。7.如权利要求2所述的一种双臂机器人手臂，其特征在于:肘关节固定架的两固定叉上横向架设肘关节前后摆动轴，所述肘关节前后摆动轴的转矩输入端连接第四带轮，所述第四带轮通过第三带轮与设置在肘关节固定架的固定叉上的第四电机的输出轴连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种双臂机器人手臂，由于在肩部设置前后、左右、旋转三个自由度，使自肩部以下的部门能够有更大的活动范围，可完成的肢体动作更丰富逼真。在肘部设置前后、旋转两个自由度，使肘部能带动腕部完成细微动作，加强肢体动作所表达的效果。在肩关节固定架、肩关节左右摆动轴之间，以及肘关节固定架、肘关节前后摆动轴之间通过带轮组合进行转速调制，由于带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，因此使上述两处传动更平稳，提高控制性能。
【IPC分类】B25J9/12, B25J17/02
【公开号】CN205343129
【申请号】CN201620119074
【发明人】刘更谦, 周彤彤, 陈贵亮, 张改萍, 曹伟涛
【申请人】河北工业大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月6日